[發明專利]一種GO和Fe3+

在審

• 申請號: 201911014851.0
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN112691675A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 朱蔚;馮嘉煒;朱彥兆;周偉
• 申請（專利權）人: 江蘇康潤凈化科技有限公司
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J31/06;C02F1/30;B01D53/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種GO和Fe³⁺摻雜的ZnO可見光催化劑織物，制備方法為：先分別制備GO(氧化石墨烯)溶膠和摻雜了Fe³⁺的ZnO前驅體溶膠，然后將它們按比例混合并將處理好的織物載體浸漬于其中，再采用超聲法使復合前驅體在織物上負載，最后通過高溫烘焙使復合體在織物上轉型并固化，即得到摻雜GO和Fe³⁺的ZnO可見光催化劑織物。同時，也將摻雜了GO和Fe³⁺的ZnO前驅體溶膠通過高溫烘焙制成相應的粉體催化劑，供性能檢測使用。該產品用于廢水和廢氣凈化，主要特征為：復合催化劑在滌棉織物上的負載率為10～15％；織物在模擬日光氙燈照射下對亞甲基蘭溶液的脫色率大于88％，重復15次使用后的脫色率仍為84％；粉體復合催化劑的結構為六方纖維鋅礦型，其粒徑為6.5～8.5nm，對可見光的吸收波長可擴展至610nm，能響應可見光實施光催化。

技術領域

本發明涉及復合ZnO可見光催化劑織物及制備，屬于催化化學領域和污染防治領域。

技術背景

以半導體材料為核心的光催化治理污染技術是新型的綠色環保技術，具有處理污染物和滅菌的種類多(廣譜)、效率高、無二次污染、操作簡便等優點，已受到越來越多關注，其中以改性的TiO₂作為光催化劑及其應用報道最多，但是還存在一些困擾該技術應用的難題，主要是光催化效率不高，如何利用太陽光或可見光作為光源，光催化劑的固定技術和載體的選擇等。

ZnO也是一種半導體光催化材料，其優點是在紫外光下的光催化活性高、化學性質穩定、無毒、比常用的TiO₂更價廉等。但缺點也很明顯：純ZnO的禁帶寬度為3.2ev，只能波長小于380nm的紫外光，不能利用可見光和太陽光進行光催化；純ZnO光照產生的光生電子和空穴易復合，使降解污染物的氧化-還原能力大打折扣，治污效果差；ZnO催化劑實際使用時的固定技術有待解決。

針對光催化效率低和不能利用可見光的難題，國內外近年來已采取了多種措施對ZnO進行摻雜處理，包括：金屬摻雜(如Cu、Ag等)，非金屬摻雜(如S、 N、C等)，金屬與金屬共摻雜(如Fe-Ni、La³⁺和Al³⁺等)，非金屬與非金屬共摻雜(如g-C₃N₄)等，金屬與非金屬共摻雜(如AgBr，KBr等)，金屬氧化物摻雜(如CuO，TiO₂等)，以及多元素摻雜(如N，S，C等)。通過摻雜能夠擴寬ZnO 對可見光的響應范圍，降低光生電子與空穴的復合幾率，減小ZnO的粒徑，提高ZnO的比表面積，從而提高ZnO的光催化活性，但目前尚處于理論及試驗研究階段。

有關半導體光催化劑的固定技術和所用載體的報道大都是針對TiO₂的，有溶膠-凝膠法、水解沉淀法、偶聯法、離子交換法、微乳液法、粉體燒結法等，其中的溶膠-凝膠法因為工藝簡單、便于調控、光催化活性高等優點使用最廣泛；所用載體材料有塑料、玻璃、陶瓷、金屬、沸石、膨潤土、活性炭、紡織纖維等，其中有的固定性差，有的成本較高。

有關ZnO催化劑的固定技術和所用載體的報道則很少，尚有待深入研究，特別需要重視開發能實際應用于污染治理的技術和產品。

發明內容

本發明的目的是：旨在提供一種GO和Fe³⁺摻雜的ZnO可見光催化劑織物及制備方法，使該材料的光催化功能既能保持ZnO價廉、無毒的特點，又能使它具有能夠響應可見光和太陽光實施光催化降解污染物優點，還能夠使催化劑牢固地負載在滌棉載體上，使之方便地在污染治理中得到應用。

本發明的技術方案是：